JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)

1.概述

JAVA中的线程主要分为两类:用户线程(User Thread)和守护线程(Daemon Thread)。JAVA语言中无论是线程还是线程池,默认都是用户线程,因此用户线程也被称为普通线程。守护线程也被称之为后台线程、服务线程或精灵线程,守护线程是为用户线程服务的,当线程中的用户线程都执行结束后,守护线程也会跟随结束。守护线程具有自动结束生命周期的特性,而非守护线程则不具备该特性。本文将编写一些案例,同时根据源码来对用户线程和守护线程进行分析,帮助大家更好地理解。

2.守护线程分析

2.1 案例分析

上面讲了这么多概念,不如直接上一段代码来看一下:

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

@Slf4j
public class DaemonThreadDemo {

    public static void main(String[] args) {
        log.info("当前线程:{}", Thread.currentThread().getName());
        //创建一个用户线程,一直运行
        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    log.info("当前线程:【{}】,正在运行", Thread.currentThread().getName());
                } catch (InterruptedException e) {
                    log.error("当前线程:{},休眠异常:{}", Thread.currentThread().getName(), e);
                }
            }
        }, "子线程");
        
        //启动线程
        thread.start();
        
        //主线程休眠2s
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            log.info("主线程:{},休眠2s", Thread.currentThread().getName());
        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("主线程:{}休眠异常:{}", Thread.currentThread().getName(), e);
        }
        
		//主线程结束,打印信息
        log.info("主线程:{},结束运行", Thread.currentThread().getName());
    }
}

上述代码的主要运行流程如下图所示:
JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第1张图片
主线程main线程启动后,首先会去创建一个用户线程(该用户线程内部是一个死循环,会一直运行),接下来会启动该用户线程,最后主线程休眠并退出。上述代码中,线程启动后,当主线程运行结束后,JVM也不会退出,因为名称为子线程的用户线程还在后台运行,而且如无异常中断会一直运行。运行结果截图如下所示:
JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第2张图片
如果修改上述代码为守护线程呢?运行结果又会怎样?对上述代码做如下修改:

//新增监听JVM是否退出的Hook线程,Hook线程能够在JVM程序退出的时候被启动执行
 Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
            log.info("JVM运行结束......");
        }));
       
       
 //将线程设置为守护线程
 thread.setDaemon(true);

JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第3张图片
修改代码后,运行结果如下图所示:
JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第4张图片
由上述运行结果可知,当主线运行结束后,JVM也结束了运行,被设置为守护线程的子线程也结束了运行。

2.2 代码分析

2.2.1 设置线程为守护线程

线程可以通过 setDaemon(true) 方法将线程类型更改为守护线程,主要代码如下所示:

Thread thread = new Thread(()-> {
         @Override
         public void run() {
             System.out.println("我是子线程");
         }
     });
//将线程设置为守护线程
 thread.setDaemon(true);

2.2.2 判断是否为守护线程

线程可以通过isDaemon()方法来判断当前线程或指定线程是否为守护线程,如果是守护线程则结果为true,否则为false。具体代码如下:

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

@Slf4j
public class IsDaemonThread {

    public static void main(String[] args) {

        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
            log.info("JVM运行结束......");
        }));

        Thread thread = new Thread(() -> {
            log.info("线程:{},是否是守护线程:{}", Thread.currentThread().getName(), Thread.currentThread().isDaemon());
        }, "子线程");

        thread.setDaemon(true);
        thread.start();

        log.info("主线程:{},IsDaemon:{}", Thread.currentThread().getName(), Thread.currentThread().isDaemon());
    }
}

运行结果为:
JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第5张图片

2.2.3 判断守护线程的优先级

JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第6张图片
运行结果如下图所示:
JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第7张图片
由上述运行结果可知,守护线程和用户线程是同一个优先级。我看部分文章或博客写的是用户线程优先级大于守护线程,如果有详细证明过程,可以推荐给我。

2.2.4 设置线程池为守护线程

如果设置线程池为守护线程,则需要将线程池中每个线程都设置为守护线程,具体代码如下:

import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadFactory;

public class ThreadPoolDaemonDemo {

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(10, new ThreadFactory() {
            @Override
            public Thread newThread(Runnable r) {
                Thread t = new Thread(r);
                // 设置线程为守护线程
                t.setDaemon(true);
                return t;
            }
        });
        
        System.out.println("线程池创建成功!");
        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            System.out.println("hello ThreadPoolDaemonDemo1");
        });
      
        threadPool.submit(thread1);
        
        Set<Thread> threadSet = Thread.getAllStackTraces().keySet();
        for (Thread thread : threadSet) {
            System.out.println("thread.name=【" + thread.getName() + "】;group=" + thread.getThreadGroup() + ";isDaemon=" + thread.isDaemon() + ";priority=" + thread.getPriority());
        }

    }
}

线程运行结果为:
JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第8张图片
由上述结果看出,当将线程池设置为守护线程时,其内部线程都是守护线程;为了验证上述猜想,我编写了一个循环,测试了提交不同数量的线程任务,来查看该线程是否属于守护线程,结果表明均为守护线程。修改代码如下:

 for (int i = 0; i < 10; i++) {
            threadPool.submit(thread1);
        }

结果为:
JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第9张图片

2.2.5 判断守护线程子线程是否守护

下面编写一段测试代码,来判断守护线程创建的线程是否为守护线程,具体如下:
JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第10张图片
上述代码的运行结果如下:

JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第11张图片
由上述运行结果可知:守护线程中创建的子线程,默认情况下也属于守护线程

2.3 注意事项

1. setDaemon(true) 必须写在start方法前面;

setDaemon(true) 如果设置在 start() 之后,不但程序的执行会报错,而且设置的守护线程也不会生效。具体效果如下所示:

 @Slf4j
public class DaemonThreadDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new Thread(() -> {
            log.info("JVM运行结束......");
        }));

        Thread thread = new Thread(() -> {
            while (true) {
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    log.info("当前线程:【{}】,正在运行", Thread.currentThread().getName());
                    log.info("当前线程:【{}】,优先级为:{}", Thread.currentThread().getName(), Thread.currentThread().getPriority());
                } catch (InterruptedException e) {
                    log.error("当前线程:{},休眠异常:{}", Thread.currentThread().getName(), e);
                }
            }
        }, "子线程");
        thread.start();
        //设置守护线程
        thread.setDaemon(true);
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
            log.info("主线程:{},休眠2s", Thread.currentThread().getName());
        } catch (InterruptedException e) {
            log.error("主线程:{}休眠异常:{}", Thread.currentThread().getName(), e);
        }
        log.info("当前线程:【{}】,优先级为:{}", Thread.currentThread().getName(), Thread.currentThread().getPriority());
        log.info("主线程:{},结束运行", Thread.currentThread().getName());
    }
}

JAVA多线程基础篇--守护线程(Daemon Thread)_第12张图片

2.不能把正在运行中的线程设置为守护线程;
3.复杂计算、资源回收这种,不适合使用守护线程来执行。

3.小结

1.守护线程是用来为用户线程服务的,当一个程序中的所有用户线程都结束之后,无论守护线程是否在工作都会跟随用户线程一起结束;
2.守护线程的子线程也是守护线程;
3.守护线程的优先级和用户线程优先级一致;
4.守护线程setDaemon(true) 如果设置在 start() 之后,程序执行会报错,守护线程也不会生效。

4.应用场景

1.垃圾回收线程就是典型的守护线程,随主线程结束而结束;
2.应用指标统计,部分服务可以通过守护线程来采取应用指标,服务结束则停止采集。

5.参考文献

1.https://www.jianshu.com/p/a157d749b5e8
2.https://www.cnblogs.com/quanxiaoha/p/10731361.html
3.https://juejin.cn/post/7006879369368961061
4.《JAVA多线程编程核心技术》-高洪岩著

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